EDEN PRAIRIE, Minnesota (AP) – Die gespenstische Gestalt, die in einem großen Glas schwebte, war wenige Stunden zuvor das robuste Rotbraun eines gesunden Organs gewesen. Jetzt sind es halbdurchsichtige, weiße Röhren wie Äste eines Baumes, die durchscheinen.
Dies ist eine Schweineleber, die allmählich so verändert wird, dass sie aussieht und sich wie eine menschliche Leber verhält, Teil der langen Suche der Wissenschaftler, den Transplantatmangel der Nation zu lindern durch biotechnologische Ersatzorgane.
Der erste Schritt für die Arbeiter in diesem Labor in einem Vorort von Minneapolis besteht darin, die Schweinezellen, die das Organ seine Arbeit verrichten ließen, wegzuwaschen, wobei seine Farbe allmählich verblasst, wenn sich die Zellen auflösen und ausgespült werden. Was übrig bleibt, ist ein gummiartiges Gerüst, eine Wabenstruktur der Leber, deren Blutgefäße jetzt leer sind.
Als nächstes werden menschliche Leberzellen – entnommen aus Spenderorganen, die nicht transplantiert werden können – in diese Hülle zurückgesickert. Diese lebenden Zellen bewegen sich in die Ecken und Winkel des Gerüsts, um die Organfunktionen wieder aufzunehmen.
„Wir lassen das Organ im Wesentlichen nachwachsen“, sagte Jeff Ross, CEO von Miromatrix. „Unser Körper wird es nicht mehr als Schweineorgan sehen.“
Das ist eine kühne Behauptung. Irgendwann im Jahr 2023 plant Miromatrix erste menschliche Tests eines biotechnologisch hergestellten Organs, um mit dem Versuch zu beginnen, dies zu beweisen.
Wenn die Food and Drug Administration zustimmt, wird das erste Experiment außerhalb des Körpers eines Patienten durchgeführt. Forscher legten eine menschenähnliche Schweineleber neben ein Krankenhausbett, um vorübergehend das Blut von jemandem zu filtern, dessen eigene Leber plötzlich versagte. Und wenn diese neuartige „Leberunterstützung“ funktioniert, wäre dies ein entscheidender Schritt, um schließlich eine biotechnologisch hergestellte Organtransplantation zu versuchen – wahrscheinlich eine Niere.
„Es klingt alles nach Science-Fiction, aber es muss irgendwo anfangen“, sagte Dr. Sander Florman, Transplantationsleiter am Mount Sinai Hospital in New York, einem von mehreren Krankenhäusern, die bereits eine Teilnahme an der Leber-Assistenz-Studie planen. „Das ist wahrscheinlich eher die nahe Zukunft als die Xenotransplantation“ oder das direkte Implantieren tierischer Organe in Menschen.
Mehr als 105.000 Menschen stehen in den USA auf der Warteliste für eine Organtransplantation. Tausende werden sterben, bevor sie an der Reihe sind. Tausende weitere werden nicht einmal auf die Liste gesetzt, was als zu weit hergeholt angesehen wird.
„Die Anzahl der uns zur Verfügung stehenden Organe wird den Bedarf niemals decken können“, sagte Dr. Amit Tevar, ein Transplantationschirurg am University of Pittsburgh Medical Center. „Das ist unsere Frustration.“
Aus diesem Grund suchen Wissenschaftler nach Tieren als einer weiteren Quelle von Organen. Ein Mann aus Maryland lebte zwei Monate nachdem er im vergangenen Januar die weltweit erste Herztransplantation von einem Schwein erhalten hatte – einem Tier, das genetisch so verändert wurde, dass seine Organe keinen sofortigen Angriff des menschlichen Immunsystems auslösten. Die FDA erwägt, weitere Xenotransplantationsexperimente mit Nieren oder Herzen von gentechnisch veränderten Schweinen zuzulassen.
Biotechnologische Organe sind deutlich anders – es sind keine speziellen Schweine erforderlich, nur übrig gebliebene Organe aus Schlachthöfen.
„Das ist etwas, das langfristig sehr wahrscheinlich zur Entwicklung von Organen beitragen wird, die wir beim Menschen verwenden können“, sagte Tevar von Pittsburgh. Er hat nichts mit Miromatrix zu tun – und warnte davor, dass die geplanten Tests außerhalb des Körpers nur ein früher erster Schritt seien.
Der Miromatrix-Ansatz stammt aus der Forschung in den frühen 2000er Jahren, als die Spezialistin für regenerative Medizin, Doris Taylor, und Dr. Harald Ott, damals an der University of Minnesota, Pionierarbeit leisteten, um das Herz einer toten Ratte vollständig zu dezellularisieren. Das Team besiedelte das resultierende Gerüst mit unreifen Herzzellen von Rattenbabys, die schließlich das kleine Organ zum Schlagen brachten und internationale Schlagzeilen machten.
Schneller Vorlauf, und jetzt sitzen im Universitäts-Spinoff Miromatrix Reihen von großen Krügen, die Flüssigkeiten und Nährstoffe in Lebern und Nieren in verschiedenen Stadien ihrer Metamorphose pumpen.
Das Entfernen der Schweinezellen beseitigt einige der Risiken der Xenotransplantation, wie etwa lauernde Tierviren oder Hyperabstoßung, sagte Ross. Die FDA betrachtet das dezellularisierte Schweinegewebe bereits für einen anderen Zweck als unbedenklich und verwendet es, um eine Art chirurgisches Netz herzustellen.
Komplexer ist es, menschliche Zellen dazu zu bringen, die Kontrolle zu übernehmen.
„Wir können nicht Milliarden von Zellen nehmen und sie auf einmal in das Organ schieben“, sagte Ross. Bei langsamer Infusion “kriechen die Zellen herum und wenn sie die richtige Umgebung sehen, bleiben sie haften.”
Die Quelle dieser menschlichen Zellen: gespendete Lebern und Nieren, die nicht transplantiert werden. Fast ein Viertel der im letzten Jahr in den USA gespendeten Nieren wurde entsorgt, weil Krankenhäuser sich oft weigern, weniger als perfekte Organe zu transplantieren, oder weil es zu lange dauerte, einen passenden Empfänger zu finden.
Solange noch genügend Zellen funktionieren, wenn Spendergruppen ein Organ anbieten, isolieren Miromatrix-Biologen verwertbare Zellen und vermehren sie in Laborschalen. Aus einem geretteten menschlichen Organ sagt das Unternehmen, dass es genug Zellen züchten kann, um mehrere Schweineleber- oder Nierengerüste wieder zu bevölkern, Zellen, die für verschiedene Aufgaben verantwortlich sind – die Art, die zum Beispiel Blutgefäße auskleidet oder Abfall filtert.
Im Jahr 2021 berichteten Forscher von Miromatrix und der Mayo Clinic über die erfolgreiche Transplantation einer Version von biotechnologisch hergestellten Lebern in Schweine.
Damit war die Grundlage für die Erprobung einer der Dialyse ähnlichen „Leberunterstützungsbehandlung“ geschaffen, bei der biotechnologisch hergestellte Lebern zum Filtern des Blutes von Menschen mit akutem Leberversagen, einem lebensbedrohlichen Notfall, verwendet werden. Ärzte haben heute nur noch wenig zu bieten außer unterstützender Pflege, es sei denn, die Person hat das Glück, eine schnelle Transplantation zu bekommen.
„Wenn Sie nur über den Buckel kommen, dann erholen Sie sich vielleicht tatsächlich“ – denn die Leber ist das einzige Organ, das sich selbst reparieren und nachwachsen kann, sagte Florman vom Mount Sinai. „Ich werde gespannt sein, wenn sie ihren ersten Patienten einschreiben, und ich hoffe, dass es bei uns ist.“
Es ist nicht klar, wann diese Tests beginnen können. Die FDA teilte Miromatrix kürzlich mit, dass sie einige Fragen zum Studienantrag habe.
Wenn das Leberexperiment außerhalb des Körpers funktioniert, was kommt als nächstes? Noch mehr Forschung zielte darauf ab, eines Tages zu versuchen, ein biotechnologisch hergestelltes Organ zu transplantieren – wahrscheinlich eine Niere, da ein Patient mit einer Dialyse überleben könnte, wenn die Operation fehlschlägt.
Während das Nachwachsen von Nieren noch nicht so weit fortgeschritten ist, „war ich völlig verblüfft“ über die bisherigen Fortschritte, sagte Dr. Ron Shapiro, ein Experte für Nierentransplantationen am Mount Sinai.
Er behandelt viele ältere Dialysepatienten, die „jahrelang auf eine Niere warten und wahrscheinlich sterben werden, während sie auf der Liste stehen, wer perfekt wäre“ für solche Experimente – wenn sie rechtzeitig kommen.
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